JPS60156068A - 帯電安定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 業主の１　へ軒　、 本発明は、帯電安定方法に関するもの で、より詳細には、非晶質シリコン系光導電体層を用い
て電子写真法により画像形成を行うに際し、該光導電体
層の表面電位を一定のレベルに安定させる方法に関する
。

発Ｈの技術分野 非晶質シリコン系光導電体層は、表面 硬度が高く、長波長側の光に感度を有し、しかも感度そ
のものも良好であるので、電子写真用の感光体として着
目されている。

しかしながら、本発明者等の研究によ ると、非晶質シリコンは上述した優れた特性を有するも
のの、高速複写に際して光疲労が比較的大であるという
問題点を有している。例えば、通常の複写サイクル内で
、帯電、露光、現像、転写及びりリーニングの諸動作を
感光層に反復すると、セレン感光層の場合、二回目以降
の帯電量は一回目の帯電量の０．５乃至３％程度の低下
に過ぎず、光疲労による影響は殆ど無視し得るものであ
るが、非晶質シリコンの場合には、二回目以降の帯電量
は一回目の帯電量よりも５乃至２０％も低下する傾向に
ある。このため、ドラムの外周長と複写物の長さが一致
している場合は一枚目の画像と比較して二枚目以降の画
像は目で識別できる程度の濃度低下を生ずるという欠点
がある。

また、ドラムの外周長よりも長い複写 物を得る場合には、同一複写物において濃度差が生じた
り、或いはメモリー残像現象が生じるという欠点があっ
た。ここでメモリー残像現象とは、例えば第１−３図の
様な原稿を用いた場合に、文字部１と黒ペタ部２までの
距離ｌがドラムの外周長と一致する時、第１’−ｂ図の
複写物では、黒ベタ部２゛中に文字部１゛が重なった画
像として生じる現象を言う。この現象が生じる原因とし
ては、ドラム１回　−軽口１こおいて文字部１の潜像が
感光体表面に形成されると、文字部１の文字３の部分は
露光されないが背影４の部分は露光されるため文字３と
背影４の各部分において感光体の光疲労度に差が生じ、
その結果、ドラム２回転目において感光体表面のこの位
置に黒ベタ部２の潜像を形成するために帯電させようと
しても、前回文字だった部分５の帯電量は初回と同程度
の電位に維持されるが、前回背影だった部分６は光疲労
の影響で帯電量が低下し、未疲労部５と疲労部６とに濃
度差が生じるためと考えられる。

最近になってこの様な光疲労を防止す る一手段として例えば特開昭５８−６２６５９？’＆よ
ヵ５ｈｂ−ｃ６ｏｏ。、ウニ。ヵ　１で露光、除電する
ことが提案されている。

この方法によれば、露光の繰り返しにより光疲労が生じ
帯電量の低下を来すが、これが一定のレベルに維持され
、しかも６００ｎｍ以下の光を用いれば、光疲労が一生
じても高い帯電量のレベ火で安定するというものである
。しかしながら、この提案においても高いレベルでの安
定化ができ、実使用においては概ね良好ではあるものの
完全に光疲労を防止し得るまでには至っていないのが現
状である。このことから、完全に光疲労を防止し得る方
法が望まれている。

日の目的　び 従って、本発明の目的は、非晶質シリ コン系光導電体層の表面帯電電位を一回目の行程と二回
目以降の行程とで、帯電量を何ら低下させることなく実
質上同一レベルに調節し、光疲労の差から生じるメモリ
ー残像現象を防止し得る方法を提供するにある。

本発明によれば非晶質シリコン系光導 電体層を導電性基質上に有する電子写真感光体に帯電、
画像露光、現像、転写及びクリーニングの行程を反復す
ることにより行う画像形成方法において、前記クリーニ
ング１デ程と帯電行程との間にバイアス電圧が印加され
且つ加温された導電性可撓性部材を前記感光体に接触さ
せて行う脱トラッピング行程を設けたことを特徴とする
帯電安定方法が提供される。

〜光里■盪底一 本発明の帯電安定方法を説明するため の第２図において、駆動回転される金属ドラムの表面に
、非晶質シリコン系光導電体層が設けられ感光体ドラム
１１を構成している。このドラムの周囲には、主帯電用
コロナチャージャ１３、ランプ１４、原稿支持透明板１
５及び光学系１６から成る画像露光機構、トナー１７を
有する現像機構１８、トナー転写用コロナチャージャ１
９、紙分離用コロナチャージャ２０、除電ランプ２Ｌ及
びクリー ニング機構２２がこの順序に設けられている。

先ず、感光体ドラム１１をコロナチャ ージャ１３で一定極性の電荷で帯電させる。次いで、ラ
ンプ１４で複写すべき原稿２３を照明し、光学系１６を
経て原稿の光線像で感光体ドラム１１を露光し、原稿画
像に対応する静電潜像を形成させる。この静電潜像を、
現像機構１８によりトナー１７で現像する。転写紙２４
を、トナー転写用チャージャ１９の位置でドラム表面と
接触するように供給し、転写紙２４の背面から静電像と
同極性のコロナ放電を行って、トナー像を転写紙２４に
転写させる。トナー像が転写された転写紙２４は、分離
用コロナチャージャ２０の除電によってドラムから静電
的に剥離され、定着域（図示せず）等の処理域に送られ
る。

トナー転写後の感光体ドラム１１は、 除電ランプ２１による全面露光で残留電荷が消去され、
ついでクリーニング機構２２によって残留トナーの除去
が行われる。

本発明で用いる非晶質シリコン感光層 を表面に設けた感光ドラム１１は、既に述べた通り、無
視し得ないオーダーの光疲労を示し、露光後の感光層の
帯電電位は、露光を受けていない感光層の帯電電位に比
して最大２０％にも及ぶ低下を示し、形成される複写物
の画像濃度も一枚目と二枚目以降のものとではかなり異
なったものとなる。

本発明者らは、非晶質シリコン系光導　゛電体の光疲労
は、露光時に光導電体層中に生じたフォトキャリアが一
部トラップされて光導電体層中に残り、これが次の帯電
時に表面電荷が作る電界の作用で放出され、表面電荷を
中和することにより帯電特性が劣化する現象であると推
論ルている。そこで、露光或いは除電光を照射した後で
あって、次の主帯電前におい−で、一方の電極が接地さ
れた電源よりドラム基体が接地された感光体ドラム表面
にバイアス電圧を印加して、トラップからフォトキャリ
アを放出させるに十分な電界を付与した場合には、光導
電体層中のトラップされたフォトキャリアは、この電界
の作用を受け、脱トラップし、トラップされているフォ
トキャリアが消失することを見出したものである。

また第３図は２８．　Ｏｐ　Ｗ／ｃｍ”の光強度を有す
る単色光を用いて測定した光疲労の波長依存性を示す線
図であって、横軸は感光層露光時の波長、縦軸は表面電
位の低下量乃至は低下の度合い（光疲労率％）を示して
いる。この第３図を参照すると、非晶質シリコンの光疲
労は光線の波長に大きく依存しており、波長７２５ｎＩ
Ｉｌ付近で最大の疲労を示し、波長が６００ｎｍ以下の
光線に対しては殆ど疲労を示さないことがわかる。それ
ゆえ、前述した公知の方法では露光及び除電光を６００
ｎｍ以下のものを用いていたのである。

この理由は、波長が６００ｎｍ以下の光線では、光の吸
収が感光体表面で起こり、フォトキャリアが主として感
光層表面から発生するためトラップされる比率が少ない
のに対して、長波長光の場合光の吸収が感光層全体で起
こるため感光層の体積内（バルク内）でフォトキャリア
が発生し、トラップされる量が増大する（バルク効果）
ためである。

しかしながら、６００ｎｍ以下の波長を用いた場合、ト
ラップされるフォトキャリアの量が少なく、このまま次
の帯電を行う場合、実用上問題とならないにしても帯電
量の低下は免れず、完全に光疲労を防止したこととはな
っていない。

これに対し、本発明に従い帯電前にバ イアス電圧を印加してあらかじめ脱トラップさせておけ
ば、最早帯電時に表面電荷が中和され得ない為、光疲労
は完全に防止し得るのである。

しかも本発明に従えば、印加電圧の電 界強度により脱トラップを行うため、バルク内にトラッ
プされているキャリアよりも感光体表面にトラップされ
ているフォトキャリアを脱トラップさせることの方が容
易となる。この意味において使用する光源を６００ｎｍ
以下のものを用いることの方が望ましい。ただ、本発明
においては電界強度を太き（することで感光層バルク内
のフォトキャリアも脱キャリアさせることも可能である
ので長波長光をも使用することができる。それゆえ半導
体レーザー等の使用を初め、より多くの光源に適用でき
る利点を有している。

本発明において感光体表面にバイアス 電圧を印加する手段としては、感光体ドラムの長手方向
に亘って均一にバイアス電圧を印加することが可能なも
のであれば、それ自体公知の任意の手段が適用できる。

例えば、第２図においては一方の電極が接地された電源
３０の他方の電極に接続された導電性ゴムローラ３１に
よりバイアス電圧が印加される構成となっている。

このゴムローラ以外にも、感光体表面 と摺擦させた場合にも感光体に強い機械的応力を与えな
い程度の部材、例えば導電性ゴムブレード、カーボン或
いは金属の繊維を用いた導電性ブラシ等の導電性可撓性
部材を用いることもできる。

感光体表面に印加するバイアス電圧の 量は、用いる光源の種類や、非晶質シリコン感光体の種
類によっても異なるが、□一般に９０乃至４００ｖ特に
２００乃至４００■印加するのがよい このバイアス電圧の種類は、非晶質シ リコン系感光体の帯電極性に応じて正または負いずれも
がイ吏用できるが、一般には主帯電により発生ずるオゾ
ンの劣化等を考慮し感光体としては正帯電を用いる場合
が多く、この意味からすれば、バイアス電圧の種類も正
の直流バイアス或いは、交流バイアス電圧が好ましい。

更にバイアス電圧の印加手段に代わり 得る手段としてＡＣコロナチャージャによる方法も考え
られるが、放電に際しオゾン等を発生させることとなり
、感光体表面を劣化させ、画像流れつまり感光体表面に
形成された静電潜像の横方向のリーク現象を発生させる
原因ともなり好ましくない。

本発明においては、上述したバイアス 電圧を印加さセる際に更に、一定温度に加温させながら
行うことが重要である。

この加温の目的は、光半導体の一種類である非晶質シリ
コン光導電体の暗中の電気型導度を向上させ、バイアス
電圧の通電効果並びに脱トラッピング効果をより向上さ
せることを目的とするものである。

また、この加温処理は主帯電や転写或いは紙分離チャー
ジャのコロナの被爆により発生する画像流れ現象の発生
をも有効に防止し得るという副次的効果も有する。

この理由は、画像流れ現象がコロナ放電の際に発生する
オゾン等の攻撃を受け、感光体表面にＳｉと０との結合
を生じさせることに関連して、感光体表面が親水性とな
り、この親水性化した感光体表面が温度、湿度に依存し
た空気中の水分子の吸着脱離現象により一定の温度以下
では空気中の水分子が露点以下の温度で感光体表面に吸
着し表面電荷のリークを生じることとなるため、加温に
よりこの吸着現象を防止し得るからである。

本発明においては、この加温は感光体 表面を３５乃至４５℃となるように行うことで上述した
目的を達成することができる。３５℃未満では水分子の
吸着現象を防止することが困難であると共に脱トラッピ
ングを促進させる効果が少なく、逆に４５℃を超える場
合には、脱トラッピングも、水分子の吸着現象の防止に
対しては上述した温度範囲と同様程度である反面次の主
帯電プロセスにおい°Ｃ１帯電電位の低下をもたらすこ
ととなり、ひいては複写物の画像濃度の低下を来すよう
になるためである。

本発明において上述した条件下での加 温手段としては、第２図に示したように導電性ゴムロー
ラ３１の中心にヒーター３２を設けて行う以外に、この
導電性ゴムローラ３１に印加するバイアス電圧とは別に
、この導電性ゴムローラ３１を付荷抵抗とするように別
の電圧を印加することでゴムローラ３１自体を加熱させ
ることも勿論可能である。またこのゴムローラ３１の温
度制御は、脱トラッピング行程域近傍且つ感光体表面近
傍に設けられた温度センサーまたはサーモスタット等の
手段を用いて上述した温度範囲に適宜制御し得る。

非晶質シリコン系光導電体層としては、それ自体公知の
任意のものが使用され、例えばシランガスのプラズマ分
解等で基板上に析出される非晶質シリコンが使用され、
このものは、水素やハロゲン等でドーピングされ、更に
ボロンやリン等の周期律表第■族または第Ｖ族元素でド
ーピングされたものであってよい。

代表的なアモルファスシリコン感光体 の物性値は・暗導電率≦１°−１１’Ｑ−１，Ｉｃｍ　
−’、活性化エネルギー＜０．８５．Ｖ、光導電率＞１
０−’Ω−”Ｃｌ１１−’、光学的バンドギャップ１．
７〜１．９．Ｖであり、また結合水素量はｌＯ〜２０原
子％の原子上の膜の誘電率は１１．５〜１２．５の範囲
にあるものである。

−】」坏υｕ１匠一 本発明を次の例で説明する。

実施例１ 第２図に示した構成を備えた電子写真 複写装置を用いて、光源１４、除電光２１及び加温手段
として中心部にヒーターを有し且つバイアス電圧印加電
源３０を有する導電性ゴムローラ３１を第１表に示した
関係にてＮｏ１−Ｎｏ４の実験を行った。尚、感光体ド
ラムとしては膜厚が２０．ｃａｍのａ−３ｉ：Ｈドラム
（９０φ）を装着した。

以下余白 − 、ＳＰの一連の実験において使用した原稿はＡ３判の大
きさのものであり、第１−ａ図に示したように前半部分
には反射濃度１．５の黒ベタ文字部３、後半部分には反
射濃度０．８の中間！ＪＩ黒ベタ部分２を有する。この
第１−ａ図に基ずく原稿における！の値は９０φのドラ
ムの円周長に該当するように約２８ｃａとしている。

この原稿から、上記した電子写真複写 装置により作成した。コピー物の各部の反射濃度を （Ａ）：原稿の文字部３に対応 （Ｂ）：第１−ａ図中川魚数字６に対応（Ｃ）：第１−
ａ図中用魚数字５に対応として、その結果を第２表に示
す。

この結果から、実験ＮＯＩの態様にお いて導電性ゴムローラによる加熱及びバイアス電圧印加
によりコピー物の（Ｂ）、（Ｃ）の部分の濃度が生じな
くなりメモリー残像現象は消失していることが明らかと
なる。

これに対して、導電性ゴムローラによ る加熱を行わなかった場合（Ｎｏ３）及びバイアス電圧
を印加しなかった場合 （Ｎｏ４）はコピー物中の（Ｅｌ）、（Ｃ）の部分にお
ける濃度に差が生じ、かなりのメモリー残像現象が生じ
ていた。

また導電性ゴムローラーによる加熱温 度が高過ぎる場合（Ｎｏ２）、画像濃度は全体に低下し
ていることがわかった。

この温度と画像濃度との関係は次の実験で検討する。

実施例２ 導電性ゴムローラーの温度Ｔ（’Ｃ）とコピー物中の（
Ｂ）及び（Ｃ）の部分の濃度差Δ１．Ｄ、との関係を調
べるためにローラ温度条件以外前記実施例Ｎｏｌと同一
条件で実験を行った。この結果を該４図のグラフに示し
た。

この結果から、目視にて濃度差を識別 することができない限界の濃度つまり　１０．０５を考
慮すれば３５℃以上が有効温度となることがわかった。

この場合、 ４５℃以上のローラ温度ではΔ１．Ｄ。

は小さくなるが、半導体の性質上熱キャリアの発生によ
り暗導電率が上昇し一表面電位を下げるため全体のｘ、
Ｄｌｇ、下をもたらす。このことから、４５℃付近を上
限と考えることができる。　一 実施例３ 導電性ゴムローラに印加する電圧Ｖと コピー物中の（Ｂ）および（Ｃ）の部分めに印加電圧を
変化させる以外前記実施例Ｎ’ｏｌの条件に従い実験を
ｊテった。この結果をグラフに表したものが第５図であ
る。

この結果から前記した実施例３と同様、Δ１．Ｄ、０．
０５を臨界条件とすれば９０Ｖ以上が有効となることが
わかった。

この場合２００℃以上の印加電圧ではΔＩ：Ｄ、はほぼ
一定となりこれ以上印加電圧を高くする必要性はうすく
、ａ−８ｉ：Ｈの主帯電による帯電量を考慮すれば４０
’ＯＶ付近が上限で□あると考えることができる。

実施例４ 実施例１のＮｏｌの実験において直流 バイアスの代わりに周波数５０Ｈｚ２００Ｖの交流バイ
アス及び−２００ｖの負バイアスを印加してコピーした
ところΔｌ。

Ｄ、は各々０．０２及び０．０１であり、いずれの形態
のバイアス電圧印加も有効であることがわかった

【図面の簡単な説明】

第１図−ａはメモリー残像現象を調べ るために使用する原稿を表した図であり、第１図−ｂは
そのコピー物を表した図である、 第２図は本発明の方法を実施するため の複写装置を表した概略図、 第３図は光疲労の波長依存性を示すグ ラフ図、 第４図はローラー温度と光疲労により 生じるコピー物の濃度差の関係を示すグラフ図、及び第
５図はバイアス印加電圧と光疲労により生じるコピー物
の濃度差との関係を示すグラフ図である。 図中、用魚数字１１はａ−３ｉ：Ｈド ラム、１３は主帯電器、１４は光源ランプ、１９は転写
帯電器、２１璧除電光、３０はバイアス電圧印加電源、
３１は導電性ゴムローラ及び３２はローラー加熱用熱源
を夫々表す。 特許出願人　三田工業株式会社 第１−α図 第１−吾図 第４図 ローラ温度じＣノ 第５図 ０７００　２１１）θ　３００　４００１−Ｔｌ　カロ
　１１１已　（Ｖ）１

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）非晶質シリコン系光導電体層を導電性基質上に有
   する電子写真感光体に帯電、画像露光、現像、転写及び
   クリーニングの行程を反復することにより行う画像形成
   方法において、前記クリーニング行程と帯電行程との間
   にバイアス電圧が印加され且つ加温された導電性可撓性
   部材を前記感光体に接触させて行う脱トランピング行程
   を設けたことを特徴とする帯電安定方法。
2. （２）導電性可撓性部材の加温を３５乃至４５度で行う
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。
3. （３）導電性可撓性部材がゴムローラである特許請求の
   範囲第１項又は第２項の方法。